浅析污水处理生物脱氮除磷工艺

郭玉玉李海霞陈玲

摘要：城市污水处理已经成为当前我国水污染治理工作的重点，水体富营养化加剧，对水生生物和人体健康产生很大的危害，需要做好污水脱氮除磷处理。本文介绍了污水处理生物脱氮除磷工艺的应用，以供参考。

关键词：生物；污水；脱氮除磷

引言

传统意义上的污水脱氮除磷污水处理办法包涵了物理化学处理法和生物处理法两大分类，其中前者的特点是用药量需求大、污染指数高以及运行成本高等，因而并不被广大污水处理厂所选用。因此污水处理厂需要加强对污废水生物脱氮除磷技术的研究,以期实现我国污水处理的高效性、经济性、节能性,从而促进我国环境保护更进一步发展。

1污水处理生物脱氮除磷机理

1.1生物脱氮机理

在进行生物脱氮研究时可以发现，过去认为生物脱氮是利用厌氧区设置或控制过程的方式，实现厌氧环境的形成，从而以硝化反硝化作用起到脱氮的作用。而随着科技的进步，如今最新研究却发现厌氧反应器存在废水氨氮含量指标减少问题，好氧条件下出现同时硝化反硝化作用等，这些现象都是传统生物脱氮理论无法解释的现象。从微环境角度分析，微生物絮体表层溶解氧浓度高，其传递受阻，加上微生物消耗溶解氧，导致微生物絮体内形成厌氧环境和兼氧环境，随后由于搅动使微环境出现变换，最终进入微生物厌氧、兼氧、好氧等不断交替，产生硝化反硝化作用。另外，异氧硝化菌和好氧反硝化菌可以在不用厌氧、兼氧、好氧等不断交替下，单纯在厌氧条件下发生硝化作用。根据相关研究可知，在亚硝化菌作用下可以实现将氨转化为氮。

1.2生物除磷机理

生物除磷由聚磷菌完成，是指利用在厌氧环境下，聚磷菌会释放磷，聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐，并从中获得能量，吸收污水中易降解的化学需氧量。而在有氧环境下，其则会摄取磷，即在好氧或缺氧条件下，聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体，氧化代谢内贮物质PBH或PHV等，过量地从无水中摄取磷酸盐，其中一部分转化为聚磷，作为能量贮于胞内，并进行富磷污泥的排除，从而起到除磷的作用。通过研究可知，进行废水生物除磷，聚磷菌必须先在厌氧条件下进行释放磷，随后才能够在有氧条件下提取磷，最后达到除磷的效果，其中在厌氧环境下，聚磷菌释放磷水平不会对最终的除磷效果产生大的影响，其主要与有机物类型和石肖酸根离子含量有关。随着相关研究人员加强对生物除磷的研究，可以认为在缺氧环境下将硝酸根离子作为电子受体内的聚轻基脂肪酸酷并进行磷的摄取，从而达到反硝化和加大摄取磷的目的。

2污水处理生物脱氮除磷工艺

2.1A2/O工艺

此工艺中，厌氧池进行磷的释放和氨化，缺氧池进行反硝化脱氮，好氧池用来去除BOD、吸收磷以及硝化，A2/O工艺是较早用来脱氮除磷的方法。A2/O反硝化除磷工艺要优于传统的A/O法除磷工艺，且在反硝化进行同时，实现了同时脱氮除磷。A2/O法的生物除磷主要是通过聚磷菌(PAOS)在厌氧条件下释放磷之后，在缺氧阶段吸磷，好氧时继续对剩余磷的过量吸收实现的。倒置A2/O脱氮除磷工艺与常规A2/O脱氮除磷工艺很相似，不同之处在于：取消初沉池或缩短初沉池沉淀时间；将常规A2/O先厌氧后缺氧改为先缺氧后厌氧；只有一个污泥回流系统，省去了常规A2/O法的混合液内回流系统。这种倒置A2/O脱氮除磷工艺可以将原传统活性污泥法的曝气池按容积或长度比例不同划分为缺氧、厌氧、好氧三段，在缺氧段微生物利用进水有机物为碳源，使回流污泥带来的硝态氮反硝化，达到脱氮的目的，在厌氧段主要是聚磷菌向水中释放出磷，在好氧段在微生物的作用下，BOD得到降解，氨态氮得到硝化，同时微生物吸收了大量磷，通过排生物脱氮除磷新工艺除剩余活性污泥达到除磷的目的。

2.2CAST工艺

CAST实际上是一种循环SBR活性污泥法，反应器中活性污泥不断重复曝气和非曝气过程，生物反应和泥水分离在同一池内完成。污水首先进入选择器，污水中溶解性的有机物通过生物作用得到去除，回流污泥中硝酸盐也此时得到反硝化；然后进入厌氧区，此时为微生物释磷提供条件；第三区为主曝气区，主要进行BOD降解，同时硝化反硝化。CAST选择器设置在池首，防止了污泥膨胀。生物选择区在厌氧和兼氧条件下运行，使污水与回流污泥接触区，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物起到酸化水解作用，同时可使污泥中过量吸收的磷在厌氧条件下得到有效释放。兼氧区主要是通过再生污泥的吸附作用去除有机物，同时促进磷的进一步释放和强化氮的硝化/反硝化，并通过曝气和闲置还可以恢复污泥活性。

2.3BCFS工艺

该项工艺是荷兰某大学根据荷兰传统的脱氮除磷技术进行一定改造与优化从而得到了新工艺，该项工艺在UTC工艺的基础上分别增加了接触池与混合池。接触池的作用主要在于降低污泥的膨胀程度，在接触池中，氧气的浓度接近于零，因此，这能够较好地清除回流污泥中的硝酸盐成分，另外，缺氧环境能够有效降低丝状菌的生长速度，从而进一步缓解污泥的膨胀。而混合池则是好氧池与缺氧池的结合主要是为了创造低氧环境，从而促进硝化与反硝化反应的同时进行，保证经过处理后的水体含氮量能够大大降低。除此之外，混合池的应用还能够在很大程度上保证好氧池内的污泥不会对硝酸盐的去除造成阻碍。总而言之，BCFS工艺在一定程度上对UTC工艺进行完善与优化，并提升了污水处理效果。多箱一体化工艺：该项脱氮除磷新工艺主要是有我国东南大学研发的，其一般适用于中小型的污水处理，通过分隔开来的反应池达到脱氮除磷的目的。

2.4CANON工艺

CANON工艺是在生物膜内进行的脱氮技术，其应用原理主要是利用亚硝酸菌能够在氧气充足的环境中将氨氮转化为亚硝酸盐，而氨氧细菌则能够在没有氧气的条件中将亚硝酸盐转化为氮气与氮氧化物。CANON工艺的应用不需要外界的有机物，其可以在无机环境下进行反应。在CANON工艺中，亚硝酸菌的反应需要氧气，而氨氧化菌的反应需要在厌氧环境中进行，因此，总体的反应环境需要控制在低氧条件下。目前，CANON工艺还处于研究中，其还未运用到实际的污水处理工作中，但是凭借着其众多的运用优势，在未来，CANON工艺一定能够得到广泛的推广与应用。

2.5UCT工艺

在UCT工艺的应用中，在厌氧池内可以同时进行氨化与释磷反应，好氧池则主要用于清除生物需氧量，而缺氧池则可以进行反硝化脱氮反应。UCT工艺的应用能够在很大程度上缓解以上问题，该项工艺主要是让污泥回流到厌氧段中。因为反硝化反应会使得回流污泥中的硝酸盐含量大大降低，因此，这要求在回流的污泥中需要具有适量的硝酸盐，这能够使得污泥顺利回流到缺氧池，从而防止氮元素对聚磷菌的释磷反应产生影响，保证厌氧池的作用得到较好的发挥，并提升磷元素的去除效率，又降低了对脱氮反应的干扰，使得污水除磷与脱氮过程的效率得到很大程度的提升。

结束语

综上所述，随着工业发展和人们生活中污废水的增多，如何有效进行污水处理成为相关单位考虑的重要问题。如果脱氮除磷技术不够完善，很容易导致水体富营养化，因此需要加强对生物脱氮除磷技术的研究，同时实现生物脱氮技术和生物除磷技术的处理工艺，能够有效解决水体富营养化问题，并保障高效性和经济性。

参考文献

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